高空作業(yè)機器人設(shè)計【全套CAD圖紙+答辯畢業(yè)論文】_第1頁
高空作業(yè)機器人設(shè)計【全套CAD圖紙+答辯畢業(yè)論文】_第2頁
高空作業(yè)機器人設(shè)計【全套CAD圖紙+答辯畢業(yè)論文】_第3頁
高空作業(yè)機器人設(shè)計【全套CAD圖紙+答辯畢業(yè)論文】_第4頁
高空作業(yè)機器人設(shè)計【全套CAD圖紙+答辯畢業(yè)論文】_第5頁
已閱讀5頁,還剩36頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿,疑問咨詢 14951605 或 1304139763 本科學生畢業(yè)設(shè)計 高空作業(yè)機器人設(shè)計 系部名稱: 機電工程學院 專業(yè)班級 : 機械設(shè)計制造及其自動化 08 學生姓名 : 指導(dǎo)教師 : 職 稱 : 二一二年六月 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿,疑問咨詢 14951605 或 1304139763 s o i 012 摘 要 在一切追求人性化的今天,越 來 越多繁重、危 險 和高 難 度的工作, 開始 采用機器人(包括機械手) 來 代替人 類 完成。裸高 壓導(dǎo)線輸電線 路的高空接 線 工作,一直是困擾高空作 業(yè) 人 員 的棘手 問題, 由于其危 險 性極大,作 業(yè)條 件 艱難 , 僅 靠人力很 難 做到,所以都是借助高空作 業(yè)車 的 幫 助 來實現(xiàn) 的。近年 來 ,越 來 越多的人致力于多自由度的高空全自 動繞線裝 置的研究, 試圖找 到一種 簡 便、 經(jīng)濟 、安全、有效的方法, 來 解 決這 一 難題 。因此, 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人 應(yīng)運 而生, 該 機器人通 過實現(xiàn) 高空握持 導(dǎo)線 、不 規(guī)則 的 圓 周 繞線運動 和 橫 向 進給運動 等 動 作, 來 完成 繞線 任 務(wù) 。通 過對各種方案的 對 比, 決定 采用 斜 齒輪傳動繞線 ,螺 旋傳動進給來實現(xiàn) 主要功能。 本 設(shè)計 構(gòu)思新 穎 ,而且具有 結(jié) 構(gòu) 輕 便、 經(jīng)濟 適用、效率高、安全等 顯著優(yōu)勢 , 順應(yīng)時 代 發(fā) 展方向,具有很高的可行性,適用于各種工 作場 合。 關(guān)鍵詞 : 無 攀爬式;自 動繞線 ;斜 齒輪傳動 ; 進給 ;螺 旋傳動 n by of Its is so to In on of of to a to no It by in in of to a it of It of in no 目 錄 摘要 I 1章 緒論 1 題研究背景 1 題研究目的和意義 1 題研究目的 1 題 研究意義 1 內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2 展前景展望 4 第 2章 總體方案確定 5 輪齒條繞線機構(gòu) 5 嚙合齒輪繞線機構(gòu) 6 齒輪嚙合繞線 機構(gòu) 6 章小結(jié) 7 第 3章 參數(shù)的確定及電機的選擇 8 線機構(gòu)參數(shù)的確定 8 給機構(gòu)參 數(shù)的確定 11 線和導(dǎo)線握持機構(gòu)參數(shù)的確定 13 線機構(gòu)參數(shù)確定 13 線握持機構(gòu)參數(shù)的確定 15 機的選擇 16 給機構(gòu)電機的選擇 16 持機構(gòu)電機的選擇 17 章小結(jié) 18 第 4章 繞線機構(gòu)設(shè)計 19 線機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 給機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 架結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 章小結(jié) 22 第 5章 抓取機構(gòu)的設(shè)計 24 線機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 24 線握持機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 24 章小結(jié) 25 第 6章 實體機構(gòu)裝配 26 體機構(gòu)裝配 26 章小結(jié) 29 結(jié)論 30 參考文獻 31 致謝 32 1 第 1章 緒 論 題研 究背景 裸高 壓導(dǎo)線輸電線 路的 備 用 導(dǎo)線 高空接 線 , 其繞線軌跡 不 規(guī) 范 、轉(zhuǎn)自線 圈的 線徑粗、折 彎力較 大、折 彎運動 空 間 受限等, 給 高空接 線 增加了 難 度,而多自由度的高空全自 動繞線裝 置的研究是高空接 線 中亟待解 決 的瓶 頸問題 。而且高空 繞線 工作危 險 大、難 度高,需借助高空作 業(yè)車 的 幫 助 來 完成,并且 對工 作 環(huán) 境的要求 較 高,在 惡 劣 環(huán) 境條 件下 無 法正常工作,由于種種因素的限制,裸高 壓導(dǎo)線輸電線 路的 備 用 導(dǎo)線 高空接線 工作一直困擾 著 人 們 。 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人的 應(yīng)運 而生,能 夠 代 替工 人進 行操作,避免了工作中 潛 在的各種危 險 ,同 時 能 夠提高 工作效率,并且 減 少了高 壓輸電線 路的 電 流 損 耗。 題研 究目的和意 義 題研究目的 針對傳統(tǒng) 接 線 工作中存在的各種弊端, 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人出 現(xiàn)了 ,它是 為實現(xiàn)無 攀爬式全自 動 高空接 線 而 設(shè)計 的機器人 裝 置。裸高 壓導(dǎo)線輸電線 路的 備用 導(dǎo)線 高空接 線 , 其繞線軌跡 不 規(guī) 范 、轉(zhuǎn) 子 線 圈的 線徑 粗、折 彎力較 大、折 彎運動 空間 受限等, 給 高空接 線 增加了 難 度,而多自由度的高空全自 動繞線裝 置的研究是高空接 線 中亟待解 決 的瓶 頸問題 。本 課題 根據(jù)仿生 學 和機器人 學 的原理, 運 用常用的機械運動 機構(gòu)及其 組 合, 實現(xiàn) 高空握持 導(dǎo)線 、不 規(guī)則 的 圓 周 繞線運動 和 橫 向 進給運動 的全新自 動繞線 機器人的研究。 題研 究意 義 在一切智慧化、人性化、高效率化的今天,越 來 越多的機器人代替 人進 行繁重、危 險 的 勞動 ,在一很多高度危 險 和繁重的工作中,都采用了機器人,它 們 的高效率和幾乎 為 零的 風險 是人 類無 法與之相比的 優(yōu)勢。 機器人技 術(shù) 的采用 顯著減輕 了工人的 勞動強 度和工作 負擔, 大大改善 了勞動條 件,提高 了勞動 生 產(chǎn) 率和自 動 化水平。在高空裸 導(dǎo)線 的接 線 中,以前都需要操作人 員 攀高接 線 , 勞動強 度大、安全性不可靠;而 無攀爬式全 自 動 高空接 線 機器人能 夠 代替工 人進 行高空作 業(yè) ,避免了工作中 潛 在的各種危 險 ,同 時 提高了工作效率,并且 減 少了高 壓輸電線 路的 電 流 損 耗,也 為 低 碳經(jīng)濟 提 2 供了一 個 新的探索方案。 該設(shè)計經(jīng)濟實 用性高,具有光明 的發(fā) 展前景。 本設(shè)計是主要實現(xiàn)高空握持導(dǎo)線、不規(guī)則的圓周繞線運動和橫向進給運動的全新自動繞線裝置具體設(shè)計要求如下: 導(dǎo)線直徑: 10繞線直徑: 2 線材料: 鋁 導(dǎo)線高度: 20m 整機重量: 成繞線時間: 1 分鐘左右 要求經(jīng)濟適用,效率高。 內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 本課題設(shè)計的無攀爬式全自動高空接 線機器人主要實現(xiàn)高空握持導(dǎo)線、不規(guī)則的圓周繞線運動和橫向進給運動,其主要結(jié)構(gòu)有:導(dǎo)線握持機構(gòu)和繞線機構(gòu)。 導(dǎo)線握持機構(gòu)采用機械手。 機械手是在早期出現(xiàn)的古代機器人基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,機械手研究始于 20 世紀中期,隨著計算機和自動化技術(shù)的發(fā)展,特別是 1946 年第一臺數(shù)字電子計算機問世以來,計算機取得了驚人的進步,向高速度、大容量、低價格的方向發(fā)展。同時,大批量生產(chǎn)的迫切需求推動了自動化技術(shù)的進展,又為機器人和機械手控制系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。另一方面,核能技術(shù)的研究要求某些操作機械代替人處理放射性物質(zhì)。在這一需求背景 下,美國于 1947 年開發(fā)了遙控機械手控制系統(tǒng)和遙控機械手, 1948 年又開發(fā)了機械式的主從機械手控制系統(tǒng)和機械手。 機械手控制系統(tǒng)首先是從美國開始研制的。 1954 年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念,并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié),利用人手對機器人進行動作示教,機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人控制系統(tǒng)。現(xiàn)有的機器人控制系統(tǒng)差不多都采用這種控制方式。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手鉚接機器人控制系統(tǒng)。作為機器人產(chǎn)品最早的實用機型(示教再現(xiàn))是 1962 年美國 司推出的 “ 司推出的 “這些工業(yè)機器人和相關(guān)控制系統(tǒng)主要由類似人的手和臂組成它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化,能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全,因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機械手控制系統(tǒng)經(jīng)歷了以下幾個階段:機械手完成放射源轉(zhuǎn)運年代、化工產(chǎn)品垛機械手年代、工業(yè)用機械手興起和發(fā)展年代 。 隨著汽車行業(yè)和塑膠行業(yè)的發(fā)展,西歐、 3 日本、蘇聯(lián)和中國等地域機械手及其控制系統(tǒng)也開始百花爭 艷。 尤其注塑機機械手,發(fā)展更 為迅猛,應(yīng)用非常普遍,其控制系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)趨于成熟和完善。 機械手的種類,按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手;按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種;按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。 20 世 紀 40 年代后期,美 國 在原子能 實驗 中,首先采用了機械手搬 運 放射性材料,人在安全 間 操 縱 機械手 進 行各種操作和 實驗 。 50 年代以后機械手逐步推 廣 到 工業(yè)部門 ,用于在高 溫 污染 嚴 重的地方取放工件和卸料,也作 為 機床 的輔 助 裝 置在自 動 機床、自 動 生 產(chǎn)線 和加工中心中 應(yīng) 用,完成上下料和 從 刀 庫 中取放刀具并按 國 定程序更 換 刀具等。 本設(shè)計的另一主要功能是繞線,而現(xiàn)今最常見的繞線裝置就是繞線機。 繞線機 ,顧名思義 是把線狀的物體纏繞到特定的工件上的機器 。歐美繞線機以其加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定而在國際繞線機市場上占有重要地位。 歐美繞線機一般可繞 線徑,轉(zhuǎn)動誤差極小。繞線機用精密微機控制,以程序控制操作,這些程序極易掌握,人機對話簡單,即使工作人員并無繞線工作的經(jīng)驗也可應(yīng)付自如。目前歐洲生產(chǎn)的繞線機已經(jīng)趨于自動化,而美國的繞線機介于自動和半自動之間,德國制造的外形比較美觀,零件比較講究,但是 造價高。隨著國際繞線機市場的蓬勃發(fā)展,相互間的競爭越來越激烈,各國的廠家都必須開發(fā)出新一代的繞線機?,F(xiàn)在主要是趨向自動化的發(fā)展方向。 全自動 繞線機 是近幾年才發(fā)展起來的新機種,為了適應(yīng)高效率、高產(chǎn)量的要求,全自動機種一般都采用多頭聯(lián)動設(shè)計,國內(nèi)的生產(chǎn)廠家大多都是參照了臺灣等地的進口機型的設(shè)計,采用可編程控制器作為設(shè)備的控制核心,配合機械手、氣動控制元件和執(zhí)行附件來完成自動排線、自動纏腳、自動剪線、自動裝卸骨架等功能,這種機型的生產(chǎn)效率 極高,大大的降低了對人工的依賴,一個操作員工可以同時照看幾臺這樣的設(shè)備,生產(chǎn)品質(zhì)比較穩(wěn)定,非常適合產(chǎn)量要求高的加工場合。這種機型由于集成了數(shù)控、氣動、光控許多的新技術(shù),所以價格小則幾萬元高則十幾萬元,價格也使得許多的用戶望而嘆步,另外由于功能要求決定了該設(shè)備的零部件采用了大量非標準件和定制件,所以一旦出現(xiàn)故障相對的維修過程將會很復(fù)雜,周期也會比較長 。 能夠?qū)崿F(xiàn)繞線功能的機構(gòu)還有很多,例如齒輪齒條、齒輪傳動、槽輪機構(gòu)等,只要能實現(xiàn)圓周運動,即可實現(xiàn)繞線功能。工作原理:槽輪是由圓銷的主動撥盤和具有若干徑向槽輪及 機架組成。當撥盤作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動時,槽輪做反向或同向的單向間歇 4 運動,在圓銷未進入槽輪徑向時,槽輪上的內(nèi)凹鎖住撥銷,槽輪被主動撥盤的外凹鎖住弧卡住,使槽輪停歇在確定的位置上不動。當撥盤上撥銷進入槽輪徑向槽時,鎖住弧松開,撥銷驅(qū)動槽輪轉(zhuǎn)動,循環(huán)往復(fù),時停時動,因此,槽輪機構(gòu)是一種間歇運動機構(gòu)。應(yīng)用示例:機床自動轉(zhuǎn)為機構(gòu),電影放映機卷片等。當放映卷片時,膠片上的畫面依次在方框中停留,以適應(yīng)人眼的視覺停留現(xiàn)象。槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,易加工,工作可靠,轉(zhuǎn)角準確,機械效率高。但是其動程不可調(diào)節(jié),轉(zhuǎn)角不能太小,槽輪在起停時的角 速度大,有沖擊,并隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪數(shù)的減少而加劇,故不宜用于高速場合。對于本設(shè)計的繞線部分,齒輪傳動是首選。 展前景展望 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人的主要優(yōu) 點 : (1)經(jīng)濟性 : 現(xiàn) 在使用的高空作 業(yè)車 格價一般 為 幾百萬不等, 經(jīng)濟性 低,需要使用者的 經(jīng)濟承受 能力很 強 ;而 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人的價格在幾千元左右,與前者相比,優(yōu)越性一目了然。 (2)安全性:高空作 業(yè) 安全一直是我 國 的重中之重,而本 設(shè)計 可避免 這 一 問題, 安全性高。 (3)效率高: 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人在 繞線過 程中的 時間約為 1 分 鐘 ,而整 個過 程 約為 2 分 鐘 ,與 較傳統(tǒng) 的方法相比 較 ,工作效率大大提高。 (4)適用范 圍廣 :在何種 環(huán) 境均可工作, 對工 作 條 件 沒 有特 別 高的要求, 實 用 性強 。 鑒 于以上優(yōu) 點 , 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人具有很高的可行性 ,發(fā) 展前景 廣闊。 5 第 2章 總體方案 確定 輪齒條繞線機構(gòu) 現(xiàn) 有使用 較廣泛 的 繞線裝 置是 較 大型的 繞線 機。 繞線 機, 顧 名思 義 是 把線狀 的物體 纏繞 到特定的工件上的機器。 歐美繞線 機以其加工精度高 、質(zhì) 量 穩(wěn) 定而在 國際繞線機市 場 上占有重要地位。 歐美繞線 機一般可 繞 線徑 , 轉(zhuǎn)動誤 差極小。 繞線 機用精密微 機控制,以程控操作, 這 些程序極易掌握,人機 對話簡單 ,即使工作人員 并 無繞線 工作的 經(jīng)驗也可應(yīng) 付自如。目前 歐 洲生 產(chǎn) 的 繞線 機已 經(jīng)趨 于自 動 化,而美國 的 繞線 機介于自 動 和半自 動之間 ,德 國 制造的外形比 較 美 觀 ,零件比 較講 究,但是造價高。 隨著國際繞線 機市 場的蓬 勃 發(fā) 展,相互 間 的 競爭 越 來 越激烈,各 國 的廠家都必 須開發(fā) 出新一代的 繞線 機。 現(xiàn) 在主要是 趨 向自 動 化 的發(fā) 展方向。然而本 設(shè)計課題,要求 結(jié) 構(gòu) 簡 便, 對重 量有要求,大型的 繞線機顯 然不符合 設(shè)計 要求,因此,不考 慮 使用 繞線 機。 圖 自動十二軸繞線機 6 繞線 主要是通 過圓 周 運動實現(xiàn) ,可以 實現(xiàn)圓 周 運動 的機構(gòu)有很多,本方 案選擇齒輪齒條傳動 作 為繞線 機構(gòu)。 齒輪齒條傳動將 旋 轉(zhuǎn)運動變?yōu)?直 線運動 ,它的 傳動 功率大,速度范 圍廣 ,效率高,工作可靠, 壽命長 , 結(jié) 構(gòu) 緊湊 ,能保 證 恒定 傳動 比。但是, 這樣 的機構(gòu)可以反向 驅(qū)動 ,也就是 齒條 做直 線運動來帶動齒輪 旋 轉(zhuǎn) , 適合大距離的 傳動 ,如機床 導(dǎo)軌 底下 帶動 拖板箱移 動 的就是 齒輪齒條傳動 , 齒輪齒條 機構(gòu)需要外加 鎖緊裝置,因 為齒輪齒條 機構(gòu)不能自 鎖 。而且它的制造及其安 裝 精度要求高,成本高,不適于 兩軸 中心距 過 大的 傳動 及振 動沖擊較 大 的場 合。 在本 設(shè)計 方案中, 齒條 的上、下面均有 輪齒 ,分 別 于 兩個齒輪嚙 合,其中上面的齒輪負責繞線 工作,而下面的 齒輪則負責進給 ,下面的 齒輪通過 螺 旋傳動橫 向 進給 ,進 而 帶動 上面的 繞線齒輪 在 繞線 的同 時 有 橫 向位移。在 繞線 之前, 將 引 線 抓 過來 與 導(dǎo)線 握在一起, 隨 后, 將 整 個繞線裝 置通 過兩邊 的 對稱 把手掛在高 壓線上面 ,然后 開始繞線 , 繞 線 完成后,取下整 個裝 置。本 設(shè)計 存在的主要缺 點 之一就是, 齒條 的尺寸要求很大,因 為 即使 齒輪只轉(zhuǎn)動 一圈, 齒條 的 長 度就是它的周 長 , 該繞線 機構(gòu)中, 繞線齒輪 的周 長大約為半 米, 這就 意味 著齒條 的 長 度必 須 是半米的整 數(shù) 倍,而 這 一 條 件完全 違 背了最初的 設(shè)計 目的,很 難滿 足 結(jié) 構(gòu) 輕 便 這 一基本要求。 嚙合齒輪繞線機構(gòu) 該方案繞線機構(gòu)采用的是內(nèi)嚙合的直齒圓柱齒輪,它的優(yōu)點是內(nèi)嚙合直齒圓柱齒輪機構(gòu)是用于傳遞兩平行軸之間的運動和動力的齒輪機構(gòu),它的主、從動齒之間轉(zhuǎn)向相同,在同樣的傳動比情況下所占地位小,直齒圓柱齒輪省料,經(jīng)濟比較便宜, 且傳動尺寸小,傳動比大,傳動比精確,工作可靠、效率高、壽命長,使用的功率、速度和尺寸范圍大;缺點是成本高,不能遠距離傳動,制造和安裝精度要求高。當兩軸間需要較大的傳動比時,如果只用一對齒輪傳動,由于兩輪齒數(shù)相差懸殊而使小齒輪易于磨損,同時兩輪的尺寸相差較大時就可以采用內(nèi)嚙合的齒輪??梢杂糜跍p速器中、電動滾筒中等。 進給運動時采用的是四桿機構(gòu),他的示意圖相當于是曲柄滑塊機構(gòu),曲柄滑塊機構(gòu)的優(yōu)點是低副的移動副,滑塊可以左右或者上下往復(fù)運動,曲柄滑塊機構(gòu)廣泛應(yīng)用于往復(fù)活塞式發(fā)動機壓縮機沖床等的機構(gòu)中。 抓線機 構(gòu)也是采用的四桿機構(gòu)的原理。 齒輪嚙合繞線機構(gòu) 本方案中, 繞線 部分采用斜 齒輪嚙 合 傳動 。與直 齒輪傳動 相比,斜 齒輪 有以下主 7 要優(yōu) 點 :重合度大, 齒面 接觸情 況 好,因此 運轉(zhuǎn) 平 穩(wěn) ,承 載 能力高; 無根 切的最小 齒數(shù)較 直 齒輪 少,故可使 結(jié) 構(gòu)更加 緊湊 ;加工成本不高于直 齒輪。 主要缺 點 是 運轉(zhuǎn)時會產(chǎn) 生 軸 向力, 對傳動不 利。 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人工作 時 , 線盒 被安放在 從動齒輪上 , 隨著從動齒輪 作 圓 周 運動 和 橫 向 進給 。 而 進給 采用的是滑 動 螺 旋傳動 。工作時,螺桿與齒輪旋和,同時連接著一個聯(lián)軸器,聯(lián)軸器與進給桿相連,進給桿與架子相連,當螺 桿轉(zhuǎn)動時,一方面與主動齒輪旋和,同時主動齒輪又與從動齒輪嚙合,這樣完成繞線功能;而與聯(lián)軸器相連的進給桿則帶動架子和主、從動齒輪進給。通常所 說 的滑 動 螺 旋傳動 就是普通滑 動 螺 旋傳動 。滑 動 螺旋通常采用梯形螺 紋 和 鋸齒形螺紋 ,其中梯形螺 紋應(yīng) 用最 廣 , 鋸齒形螺紋 用于單 面受力。矩形螺 紋 由于 工藝 性 較 差 強 度 較 低等原因 應(yīng) 用很少 ;對 于受力不大和精密機構(gòu)的 調(diào) 整螺旋,有 時 也采用三角螺 紋 。螺 旋傳動 的優(yōu) 點 是: 結(jié) 構(gòu) 簡單 、承 載 能力大,傳動 平 穩(wěn)、無 噪 聲 ,能 實現(xiàn) 自 鎖 要求, 傳動 精度高,故 廣泛應(yīng) 用于機 床進給 機構(gòu)、螺旋起重機和螺 旋壓力 機中。缺 點 是,螺 紋之 間產(chǎn) 生 較 大的相 對 滑 動 ,摩擦磨 損嚴 重,傳動 效率低。 章小 結(jié) 通過查閱資料,并對幾種方案進行分析和比較優(yōu)缺點,排除了較不合理的方案之后,決定選擇方案三作為最后方案,運用斜齒輪嚙合機構(gòu)繞線,滑動螺旋傳動進給,這樣進給和繞線共用一個電動機,可以減少一個電動機的使用,從減少重量和電動機的角度看,都是很好的選擇。 8 第 3章 參數(shù) 的確定及 電 機的 選擇 線機構(gòu)參數(shù)的確定 斜 齒圓 柱 齒輪傳動 1. 選 精度等 級 、材料 及齒數(shù) 1) 材料:尼 龍 2) 精度等 級: 7 級 3) 小齒輪(主動)齒數(shù) 1z =19,大齒輪齒數(shù) 2z =38 4) 選取螺旋角 初選 16O 2. 按齒面接觸強度設(shè)計 按參考文獻 2中式 ( 10計算,即 12 2131 ()t ( (1) 確定公式中各計算數(shù)值 1) 試選 2) 由參考文獻 2中圖 10取區(qū)域系數(shù) 3) 由參考文獻 2中圖 10得 1 ,2 ,則 0 . 7 4 0 . 8 1 . 5 4 4) 許用接觸應(yīng)力 12 5 4 5 4 5422 ( 5) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩1 60TN ) 選取齒寬系數(shù) 7) 由參考文獻 2中表 10得材料的彈性影響系數(shù) 125 6 P a齒數(shù)比2138 219zu z (2) 計算 1) 小齒輪分度圓直徑 131 2 1 . 6 6 0 3 2 . 4 1 0 5 6 . 4( ) 4 7 3 9 . 5 4 1 3 . 3 30 . 8 1 . 5 4 2 5 4 2) 計算圓周速度 9 11 1 3 . 3 3 4 0 2 1 1 0 . 0 8 0 . 0 3 56 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 6 0 0 0 0 m s ( 3) 計算齒寬 b 及模數(shù) . 8 1 3 . 3 3 1 0 . 6 6 ( 11c o s 1 3 . 3 3 c o s 1 6 1 2 . 8 1 0 . 6 71 9 1 9 (2 . 2 5 2 . 2 5 0 . 6 7 1 . 5 1 (1 3 . 4 4 1 1 . 2 71 . 9 1 2 5b h 4) 計算縱向重合度10 . 3 1 8 t a n 0 . 3 1 8 0 . 8 1 9 0 . 2 9 1 . 6 8d z (5) 計算載荷系數(shù) K 查得使用載荷系數(shù) 動載荷系數(shù) = =1 因此 1 . 0 0 1 . 0 0 1 . 4 1 . 2 4 4 1 . 7 4A V H K K K ( 6) 按實際的載荷系數(shù)校正算得的分度圓直徑,由式( 10 3311 1 . 7 4d = d 1 3 . 3 3 1 3 . 3 3 1 . 0 3 1 3 . 7 31 . 6 ( 7) 計算模數(shù)o s 1 3 . 7 3 0 . 9 6 1 2 60 . 6 919z ( 3. 按齒根彎曲強度設(shè)計 由參考文 獻 2中式 ( 10 13 212 c o s F S an Y z ( (1) 確定計算參數(shù) 1) 計算載荷系數(shù) 1 . 0 0 1 . 0 0 1 . 4 1 . 2 1 . 6 8A V F K K K ( 10 2) 根據(jù)縱向重合度 ,從參考文獻 2中圖 10得 螺旋角影響系數(shù) 3) 計算當量齒數(shù) 11 3 19 2 1 . 3 5c o s 0 . 8 9V ( 22 3 38 4 2 . 7 0c o s 0 . 8 9v 4) 查取齒形系數(shù) 由參考文獻 2中表 10得 1 ,2 5) 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由參考文獻 2中表 10得 1 ,2 6) 計算大、小齒輪的 并加以比較(對于大、小齒輪 1270 111 2 . 7 4 5 1 . 5 6 3 0 . 0 6 1 2 970F a S ( 222 2 . 3 5 5 1 . 6 7 5 0 . 0 5 6 3 570F a S 小齒輪的數(shù)值大 (2) 設(shè)計計算 23 22 1 . 6 8 6 0 0 . 6 7 0 . 9 6 1 2 6 0 . 0 6 1 2 9 0 . 30 . 8 1 9 1 . 5 4 取 41 19z 2 38z 4. 幾何尺寸計算 (1) 計算中心距 12() ( 1 9 3 8 ) 4 2 2 8 1 1 8 . 5 9 42 c o s 2 0 . 9 6 1 2 6 1 . 9 2 2 5 2nz z (將中心距圓整為 1192) 按圓整后的中心距修正螺旋角 12() ( 1 9 3 8 ) 4a r c c o s 2 a 2 1 1 8 . 6 0nz z m =16 25 11 因為 值無太大變化,故參數(shù)、 K、(3) 計算大、小齒輪的分度圓直徑 11 1 9 4 7 9 . 0 6c o s 0 . 9 6 1 2 6 ( 22 3 8 4 1 5 8 . 1 3c o s 0 . 9 6 1 2 6 4) 計算齒輪寬度 1 0 . 8 7 9 . 0 6 6 3 . 2 4 8 因為對齒輪強度要求不高,所以最后取1 30B 25B 給機構(gòu)參數(shù)的確定 進給機構(gòu)采用螺旋傳動,螺桿選擇 12,普通螺紋,螺距 設(shè)計計算 1. 耐磨性計算 螺紋工作面上的耐磨性條件為 22F F F d h u d h H ( 令2,則2,代入式( 整理后得 2 (對于普通螺紋,接觸高度 34=代入,有 2 0 在式( ,各參數(shù)值如下: 75F N 2 =70P 此,有 27 5 1 . 5 3 . 93 . 1 4 1 1 . 0 2 6 0 . 6 4 9 5 1 . 2 9 9 P a Pd h H 12 強度足夠 2. 螺桿的強度計算 第四強度理論 2 2 2 23 ( ) 3 ( ) ( 221143 ( ) 其中, F:螺桿受的軸向力, N A:螺紋段的危 險截面面積 214, 螺紋段的抗扭截面系數(shù) 3 111 6 4T dW d A, T:螺桿所受扭矩, N :螺桿材料的許用應(yīng)力, (300 其中, 9550 根據(jù)螺桿轉(zhuǎn)速 40 ,查得 kg0N此有 224 3 1 6 3 6 0 05 6 2 5 13 . 1 4 1 0 . 3 7 6 1 0 . 3 7 6 300. 螺桿的穩(wěn)定性計算 螺桿的穩(wěn)定性條件 (桿穩(wěn)定性的計算安全系數(shù) 桿穩(wěn)定性安全系數(shù),取 3桿的臨界載荷, N 22()( 參考文獻 2中表 5得螺桿的長度系數(shù) 240l 13 因 0 . 5 2 4 0 1 0 4 012s ,所以無需進行穩(wěn)定性校核 線和導(dǎo)線握持機構(gòu)參數(shù)的確定 線機構(gòu)參數(shù)確定 ( a) ( b) 圖 手 如圖 示,抓手部分主要由兩部分驅(qū)動,其中圖 ( a) 為抓線時抓手位置,中間空間為高壓線所處空間,整個抓線過程中,抓手應(yīng)實現(xiàn)兩次分和,一次是抓住引線,第二次是將引線和導(dǎo)線握在一起。圖 ( b) 是推桿,即抓手的動力來源,推桿工作時,兩個小圓環(huán)是拉手,通過將推桿上下移動,來使抓手實現(xiàn)抓線和松開線的動作。本結(jié)構(gòu)的參數(shù)確定主要是根據(jù)高壓 線的尺寸而定的。 14 ( a) (b) 圖 手零件尺寸示意圖 如圖 示,為抓手上部的零件尺寸參數(shù)。 15 ( a) (b) 圖 手推桿部分零件尺寸示意圖 如圖 a)和 b)所示,為抓手推桿部分的尺寸參數(shù)。 線握持機構(gòu)參數(shù)的確定 圖 線握持機構(gòu)的平面圖,從結(jié)構(gòu)可看出,導(dǎo)線握持機構(gòu)是典型的四桿機構(gòu),工作時,兩個相同的抓手將導(dǎo)線握在一起,其具體參數(shù)主要根據(jù)導(dǎo)線的尺寸而定,先確定中間握住導(dǎo)線的橢圓形狀的尺寸,然后依其運動情況確定其他部位的尺寸,如連桿,此處或可根據(jù)具體的運動仿真分析而定,運動仿真之后,機構(gòu)的運動軌跡表現(xiàn)清晰,一目了然,運動范圍也可確定,由此,各部分的尺寸也就可相應(yīng)確定 16 (a) (b) 圖 如圖所示,圖 a) 為導(dǎo)線握持機構(gòu)的實體圖,而圖 b) 為導(dǎo)線握持機構(gòu)的尺寸參數(shù)示意圖,其基本參數(shù)在此圖中均有所體現(xiàn)。 機的選擇 給機構(gòu)電機的選擇 進給機構(gòu)采用的是螺旋傳動,選取是 12M 的普通螺紋,根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計手冊查得,螺距 。在整個繞線過程 中,計劃繞線 20圈,因此,從動齒輪要相應(yīng)轉(zhuǎn)動 20 圈,根據(jù)傳動比212zi z,可得出主動齒輪轉(zhuǎn) 40 圈,而螺桿也就轉(zhuǎn)動 40圈,因此,所選擇電機的轉(zhuǎn)速應(yīng)該大于等于 40 根據(jù)本設(shè)計對電機的特殊要求,在微型蝸輪蝸桿減速直流電機中進行選擇,由前面所求轉(zhuǎn)速,選擇 電動機,該電機的空載轉(zhuǎn)速為 62 額定轉(zhuǎn)速為 45 額定扭 矩為 ,換算為 60N ,電源為 形尺寸(不含軸)是: 82 32 27 ( 17 持機構(gòu)電機的選擇 握持機構(gòu)采用四桿機構(gòu),通過一根桿的進給運動,是抓手部分產(chǎn)生一定角度,當角度達到一定程度時,便能夠?qū)⒏邏壕€扣住。二本部分結(jié)構(gòu)功能的實現(xiàn)主要是通過驅(qū)動桿產(chǎn)生的位移,其位移量很小,所選擇的電動機 為 列推桿,推桿的空載速度為: 5帶載后也完全可以完成本結(jié)構(gòu)的要求。該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電站、礦山、港口、冶金、輕工等系統(tǒng)中,也適合于具有相同工作環(huán)境和使用要求的其它行業(yè)中,并具有滿足系統(tǒng)要求的程控、集控和就地控制的能力。安裝電動推桿時,應(yīng)考慮現(xiàn)場手動操作、調(diào)試及維護方便的空間,也必須考慮推桿自身的運動空間。其安裝尺寸參見各規(guī)格推桿安裝尺寸圖表。電動推桿安裝完畢后應(yīng)對以下部分進行調(diào)整檢查后,方能通電試運行:電氣線路是否符合電氣原理圖的要求,電源電壓 及相序是否正確;檢查各緊固件是否牢固可靠;轉(zhuǎn)動手柄軸檢查推桿行程控制機構(gòu)工作是否正常。本部分電機分別分布在架子的兩側(cè),工作是同時的,即要保證兩個抓手工作的同步性。永磁直流 電機 的特點 : 電磁式直流 電機 原理相似,永磁直流電機唯一的區(qū)別就是 直流電機的磁通產(chǎn)生的方式不同。永磁直流電機的主要特點:首先永磁 直線 電機不需要直流勵磁電源,可以有效的減少電源的耗電量,因 此具有重要的經(jīng)濟價值。其次永磁 電機 沒有勵磁繞組,這樣就可以節(jié)省電機的用銅量,有效的減少電氣銅耗。特別是在微型以及小容量的范圍內(nèi),電機的重量、體積以及效率和成本都可以得到有效的改善。但是永磁 電機 中的永磁材料的磁場是恒定的,永磁直流電機是以微型和小容量為主。 圖 動電機 18 章小結(jié) 本章是參數(shù)的確定和電機的選擇,參數(shù)確定首先是根據(jù)實際情況,比如高壓線 直徑,來估算出大致需要多大尺寸的齒輪,然后在初選參數(shù),進行計算,強度校核,進而確定具體的參數(shù),然后再對其他參數(shù)進行計算,所有數(shù)據(jù)校核并確定后,選擇合適的電動。而四桿機構(gòu)等的參數(shù)確定,則要根據(jù)實際運動軌跡等因素,這些都是根據(jù)具體情況而定,沒有特別標準的參照和理論依據(jù),主要是根據(jù)設(shè)計需求而定,靈活性比較大。在電動機的選擇上,本設(shè)計較多采用了直動電動機,這是出于對結(jié)構(gòu)簡便和節(jié)省原材料、重量的考慮。 19 第 4章 繞線 機構(gòu) 設(shè)計 線機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 主動齒輪上面只有四個減重孔,無其他特別結(jié)構(gòu)。 從動齒輪上面要有一 個線盒,線盒是粘接在齒輪上面的,繞線時,隨著從動齒輪的轉(zhuǎn)動,線盒中的鋁線被帶出,纏繞導(dǎo)線,可以在線盒外端出口處,加個彈簧片,該彈簧片的作用是,當線盒經(jīng)過兩根高壓線時,沒有彈力作用,當鋁線纏住高壓線后,相當于高壓線變粗了,這樣,當彈簧片與纏著鋁線的高壓線接觸后,即對其有個彈力作用,起到

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論